雷關紅等

摘要：選取無毛黃瓜突變體、少毛黃瓜突變體以及有毛黃瓜‘山農(nóng)5號為試材，研究了接種蚜蟲前后蚜蟲數(shù)量及黃瓜葉片中4種重要營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化。結(jié)果表明：無毛黃瓜具有明顯的抗蚜性。與對照相比無毛黃瓜葉片中的含水量、可溶性糖、可溶性蛋白和游離氨基酸均較低，說明缺乏必需營養(yǎng)物質(zhì)是無毛黃瓜抗蚜的原因之一。

關鍵詞：無毛黃瓜；營養(yǎng)物質(zhì)；抗蚜

中圖分類號：S642.201文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）07-0095-05

蚜蟲是世界范圍內(nèi)黃瓜上最主要的害蟲之一，是同翅目昆蟲中一個較大的類群，世界已知種類4 700余種^[1]。中國蚜蟲種類資源豐富，已知1 000余種^[2]。蚜蟲是重要的刺吸式口器害蟲，可吸取植物韌皮部汁液，甚至可以使得韌皮部的營養(yǎng)耗盡^[3]。50%的植物昆蟲傳播病毒是由蚜蟲傳播，排泄的蜜露孳生霉菌還可引發(fā)煙霉病^[4]。

無毛黃瓜首次報道于1964年，由Robinson利用物理輻射獲得，研究發(fā)現(xiàn)其具有抗瓜絹螟和溫室白粉虱的特性^[5]。曹辰興于1999年在黃瓜種質(zhì)資源研究中，從一華北型品種中發(fā)現(xiàn)了無毛黃瓜，經(jīng)自交，無毛性狀穩(wěn)定遺傳，該發(fā)現(xiàn)豐富了黃瓜的種質(zhì)資源^[6]。研究發(fā)現(xiàn)無毛黃瓜莖表面、葉正反面、葉柄、卷須、花柄、花萼均無毛，有光澤，表面光滑，無扎手感覺，果面無瘤刺。在幼苗第1片真葉出現(xiàn)時即可與普通有毛黃瓜苗區(qū)分。對無毛黃瓜莖葉表面皮毛性狀研究發(fā)現(xiàn)，其由一對核基因控制^[7]。在栽培實踐中發(fā)現(xiàn)，無毛黃瓜對蚜蟲具有明顯的抗性。

在蟲害的綜合治理防治中，選育和種植抗蟲性比較強的黃瓜品種，利用品種的抗蟲性來抵御蟲害，是防治蟲害最經(jīng)濟有效的措施之一?？梢杂行У販p少對空氣、水和土壤污染的可能，減少農(nóng)藥在蔬菜產(chǎn)品中的殘留，具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。所以加快研究和培育抗蟲性黃瓜是防治黃瓜蟲害的根本策略。本試驗以無毛黃瓜、少毛黃瓜和普通有毛黃瓜‘山東5號為試驗材料，統(tǒng)計瓜蚜數(shù)量以及葉片主要營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化，以期為無毛黃瓜抗蟲機理的研究及選育抗蟲黃瓜品種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗時間、地點

田間試驗于2012年2～6月在山東農(nóng)業(yè)大學園藝試驗站溫室內(nèi)進行，室內(nèi)試驗在園藝中心試驗室進行。

1.2試驗材料

1.2.1供試品種無毛黃瓜、少毛黃瓜、普通有毛黃瓜‘山農(nóng)5號，均為曹辰興老師提供。

1.2.2供試蟲源采自山東農(nóng)業(yè)大學園藝試驗站黃瓜植株上自然發(fā)生的瓜蚜，在人工氣候室內(nèi)飼養(yǎng)繁殖，溫度（25±1）℃，相對濕度為65%。本試驗選擇3 齡期的幼蟲作為接種蟲源。

1.2.3使用儀器和藥品規(guī)格日本島津公司生產(chǎn)的UV-2450型紫外分光光度計；寧波江南儀器廠生產(chǎn)的GXZ智能型光照培養(yǎng)箱；藥品均為分析純；蒽酮試劑規(guī)格G8400-25；3，5- 二硝基水楊酸規(guī)格G8600-25；考馬斯亮藍G-250 規(guī)格為Amresco。

1.3試驗方法

三類型黃瓜種植于溫室里，日常管理同其它黃瓜。接種前整個溫室熏蟲，于成株期（節(jié)位20左右）選取第4片葉接種蚜蟲成蟲30頭，罩60目防蟲網(wǎng)，分別于第0、1、4、7、10、13天統(tǒng)計葉片上蚜蟲數(shù)量，并取樣測定葉片中主要營養(yǎng)物質(zhì)含量。

對接種前后植株葉片中可溶性糖、游離氨基酸、可溶性蛋白的含量進行測定，分別采用蒽酮法、茚三酮法、考馬斯亮蘭G-250 染色法。

2結(jié)果與分析

2.1蚜蟲數(shù)量的變化

如圖1所示，3種類型黃瓜均接種瓜蚜30頭，第1天瓜蚜數(shù)量均增加，增加的多為成蟲繁殖的若蚜；第2天3種類型黃瓜葉片上的蚜蟲數(shù)量均減少，這可能是由于瓜蚜不能適應新的環(huán)境造成瓜蚜死亡，其中無毛黃瓜上的蚜蟲死亡率達到65%；從第3天開始蚜蟲群體數(shù)量開始增加，第7～11天為蚜蟲數(shù)量的快速增長期，第11天后蚜蟲數(shù)量增加變緩。在整個時期內(nèi)，無毛黃瓜上的蚜蟲數(shù)量均為最低，普通有毛黃瓜上的蚜蟲數(shù)量最高，而少毛黃瓜上的蚜蟲數(shù)量居中。無毛黃瓜顯示出明顯的抗蟲性。

2.2葉片含水量的變化

水分是蚜蟲生長發(fā)育中重要的營養(yǎng)物質(zhì)，而葉片韌皮部汁液是蚜蟲獲得水分的主要來源，水參與了蚜蟲生長發(fā)育繁殖等各個階段。如圖2所示，無毛黃瓜的含水量始終低于普通有毛黃瓜和少毛黃瓜。葉片含水量的不足會影響蚜蟲的適口性，影響蚜蟲取食葉片，進一步影響蚜蟲正常的生長發(fā)育繁殖，從而影響蚜蟲群體的發(fā)育。較低的葉片含水量可能是無毛黃瓜抗蟲的原因之一。

2.3葉片可溶性蛋白含量的變化

葉片中的可溶性蛋白一方面是作為蚜蟲生長發(fā)育繁殖的重要物質(zhì)，蚜蟲吸取植物汁液獲取蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)化為自身所必需的蛋白質(zhì)；另一方面葉片中的可溶性蛋白還包含防御性酶、毒性蛋白等，植物在受到蚜蟲侵染后防御性酶活性會有不同程度的上升^[8]。從圖3可以看出，接種蚜蟲3天內(nèi)，無毛黃瓜可溶性蛋白含量比有毛黃瓜和少毛黃瓜含量較低，這會降低蚜蟲的適口性，使得無毛黃瓜葉片對蚜蟲的吸引力下降。而從接種蚜蟲第3天開始，無毛黃瓜葉片中的可溶性蛋白含量持續(xù)上升，且從第8天始可溶性蛋白含量高于有毛黃瓜和少毛黃瓜，這可能是隨著蚜蟲數(shù)量的增加，無毛黃瓜葉片中的防御性酶活性以及毒蛋白含量不斷增加，以減少蚜蟲對黃瓜葉片的損傷。

2.4葉片游離氨基酸含量的變化

游離氨基酸是蚜蟲吸食植物葉片韌皮部的主要含氮營養(yǎng)物質(zhì)，氨基酸含量的高低影響著蚜蟲的生長發(fā)育繁殖。從圖4可以看出，無毛黃瓜總體上游離氨基酸總量低于有毛黃瓜和少毛黃瓜，但3種黃瓜葉片中的游離氨基酸總量區(qū)別不大。相對較低的游離氨基酸總量可能也是導致無毛黃瓜抗蚜的原因之一。

2.5葉片可溶性糖含量的變化

植物組織中含有過高或過低的可溶性糖都不利于昆蟲^[9]的生長和發(fā)育。植物中較高的可溶性糖含量會增加蚜蟲排出碳水化合物的新陳代謝的壓力，而過低則會造成蚜蟲營養(yǎng)不良影響蚜蟲的生長發(fā)育。從圖5中可以看到，無毛黃瓜葉片可溶性糖含量比山農(nóng)5號可溶性糖含量低，必然影響蚜蟲的生長發(fā)育和繁殖。因此，可溶性糖含量低可能是無毛黃瓜具有抗蚜能力原因之一。

3結(jié)論與討論

3.1葉片表皮毛有無與抗蟲之間的關系

昆蟲與植物之間的相互作用首先發(fā)生于植物體表。植物體表是植物與其生物和物理環(huán)境之間的界面，是一個功能器官，其結(jié)構(gòu)的多樣化是植物遭受環(huán)境壓力多樣化的反映。許多特性是植物與昆蟲相互作用的結(jié)果^[10]。 Robinson^[5]首次發(fā)現(xiàn)無毛黃瓜時便發(fā)現(xiàn)其具有抗瓜絹螟和溫室白粉虱的特性。de Ponti（1979）^[11]也介紹了在荷蘭提高鮮切黃瓜品種的光潔度是提高黃瓜控制溫室白粉虱的主要目標。Elsey等（1982）^[12]認為無毛黃瓜比短被柔毛黃瓜有更好的抗瓜絹螟特性。試驗所用無毛黃瓜是由曹辰興從中國北方型品種中發(fā)現(xiàn)，栽培實踐中也發(fā)現(xiàn)其明顯的抗蚜蟲和溫室白粉虱特性。

本試驗中根據(jù)接種前后蚜蟲數(shù)量的變化，可知，無毛黃瓜具有明顯的抗蚜性。 無毛黃瓜葉片的光滑特性、葉片無表皮毛以及葉片顏色可能是無毛黃瓜抗蚜的原因之一。在觀察中發(fā)現(xiàn)無毛黃瓜葉片上的蚜蟲較難在葉片上產(chǎn)卵。并且由于缺乏表皮毛的保護，若蚜及成蚜更容易被天敵發(fā)現(xiàn)。無毛黃瓜葉片偏暗綠，普通有毛黃瓜黃綠，而蚜蟲具有趨黃性。這些都有可能是無毛黃瓜具有抗蚜性的原因之一。如果無毛黃瓜結(jié)合一定的化學防治，可以降低農(nóng)藥使用量，降低黃瓜藥殘，減少環(huán)境污染，并且可以保護蚜蟲天敵，保護生物多樣性。

3.2營養(yǎng)物質(zhì)與抗蟲之間的關系

對昆蟲影響較大的營養(yǎng)物質(zhì)主要有含水量、可溶性糖、游離氨基酸、可溶性蛋白、礦物質(zhì)等，缺乏必需營養(yǎng)物質(zhì)可使昆蟲營養(yǎng)不平衡，必需元素缺乏，營養(yǎng)障礙。同時植物的營養(yǎng)物質(zhì)也可作為防御昆蟲危害的生化物質(zhì)存在。昆蟲取食與否前期與植物表層有很大關系，但最終確定宿主是依據(jù)韌皮部汁液的化學物質(zhì)。葉組織中可溶性碳水化合物和氨基酸的種類和數(shù)量決定植物對昆蟲的抗性。

含水量低和纖維素多使昆蟲的消化作用受到阻礙，同時也影響其對食物利用的程度。本試驗中，無毛黃瓜的含水量最低，含水量過低會降低蚜蟲取食的適口性，從而進一步降低蚜蟲群體數(shù)量的增加。這與李奕震等（2006）^[13]的研究一致。

目前，糖和誘導抗性之間的關系，不同的學者進行的研究結(jié)果并不一致。有學者認為，含糖量較高的植物，降低其抗蚜性^[14，15]，但也有學者認為，糖含量越高的植物，抗性越強，反之越弱^[16]。而馬盾等（1994）^[17]報道，野生近緣種的小麥品種的含糖量與小麥抗麥長管蚜和麥二叉蚜無關。在本項研究中，無毛黃瓜的糖含量低于普通有毛黃瓜和少毛黃瓜。較低的可溶性糖含量可導致植物的適口性降低，從而導致營養(yǎng)缺乏，啟動植物的防御反應，對植食昆蟲的取食起到阻礙的作用，導致其死亡。

蛋白質(zhì)是昆蟲組織結(jié)構(gòu)的主要成分，昆蟲生長發(fā)育和繁殖所必需的物質(zhì)。昆蟲攝入蛋白質(zhì)形式的食物，并分解成各種氨基酸消化，然后由細胞內(nèi)的核糖核蛋白合成自己的蛋白質(zhì)。Chen等（2009）^[16]研究了玉米抗秋粘蟲，結(jié)果表明蛋白量的升高可使得自交系的抗性增加，可能是由于更多的光合產(chǎn)物轉(zhuǎn)換成防御性的化合物。Maltais等（1957）^[18]在研究豌豆糖含量和氮含量與豌豆蚜（Acyrthosiphon pisum Harris）的抗性之間的關系中發(fā)現(xiàn)：與抗性品種相比，易感品種含有較高的氮，含量較低的糖，這可能是由于抗性和敏感品種中C-N比例不同而導致的蚜蟲攝食行為的差異；另一方面某些品種的豌豆抗蚜蟲可能由于在體內(nèi)缺乏蚜蟲生長發(fā)育所必需的某些氨基酸，或某種必需氨基酸的含量低。王興亞等（2011）^[19]在研究蚜蟲危害大豆時發(fā)現(xiàn)：較未受害的大豆葉片，受到蚜蟲危害的大豆葉片中的蛋白質(zhì)含量明顯上升。王濤等（2011）^[20]和季春梅等（2011）^[8]在研究無毛黃瓜抗白粉虱和抗蚜機理過程中均發(fā)現(xiàn)次生代謝酶活性有所增加，次生代謝酶作為一種蛋白質(zhì)也參與影響昆蟲的取食行為。在這項研究中，前期無毛黃瓜中的蛋白質(zhì)含量低于普通黃瓜，這導致蚜蟲無法獲得足夠的營養(yǎng)物質(zhì)來完成成長和發(fā)育；而后期無毛黃瓜可溶性蛋白含量持續(xù)上升且高于有毛黃瓜和少毛黃瓜，則是由于無毛黃瓜產(chǎn)生了次生代謝酶、毒性蛋白等可溶性蛋白，抑制昆蟲取食，從而抑制無毛葉片上蚜蟲群體的發(fā)育。

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